新型除草劑甲磺胺磺隆

劉安昌，丁莉莉，趙慧平，姚 珊，陳渙友

（武漢工程大學(xué)綠色化工過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074）

新型除草劑甲磺胺磺隆

劉安昌，丁莉莉，趙慧平，姚 珊，陳渙友

（武漢工程大學(xué)綠色化工過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074）

針對甲磺胺磺隆屬磺酰脲類屬于新型高效除草劑，通過抑制乙酰乳酸合成酶而起作用；介紹了以對甲苯腈為起始原料合成甲磺胺磺隆的合成方法：對甲苯腈為原料，經(jīng)硝化、氧化和酯化得到了4－氰基－2－硝基苯甲酸甲酯；然后加氫，磺酰化等得到2－磺酰胺－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯，2－磺酰胺－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯與N－（4，6－二甲氧基嘧啶－2－基）甲酸苯酯反應(yīng)得到甲磺胺磺隆.

甲磺胺磺隆；生物活性；作用方式；合成

0 引 言

甲磺胺磺隆（通用名稱：Mesosulfuron－methyl，實(shí)驗(yàn)代號：AE－F130060－00）化學(xué)名稱為：2－［［［（4，6－二甲氧基－2－嘧啶基）氨基］甲酰］胺］磺酰］－4－［［（甲磺酰）氨基］甲基］苯甲酸甲酯，為德國拜耳作物科學(xué)公司研制的磺酰脲類除草劑，通過抑制乙酰乳酸合成酶而起作用.雜草根和葉吸收其成分后，在植株內(nèi)傳導(dǎo)，使雜草停止生長而后枯死.藥效試驗(yàn)表明，該藥對春小麥、冬小麥的一年生禾本科雜草和牛繁縷等部分闊葉雜草有較好的防效［1－3］.甲磺胺磺隆（Mesosulfuron－methyl）結(jié)構(gòu)式如下：

甲磺胺磺隆原藥（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93%）外觀為淺黃色粉末；熔點(diǎn)195.4℃；蒸氣壓3.5×10－12Pa（20℃）；溶解度（g／L，20℃）：水中2.14×10－2（p H 5.66），正己烷中＜2.29×10－4，丙酮中13.66.制劑常溫下貯存穩(wěn)定.原藥對大鼠急性劑量經(jīng)口、皮LD50＞5 000 mg／kg，急性吸入試驗(yàn)的最大可能質(zhì)量濃度為1.33 mg／L；對皮膚、眼睛無刺激性，無致敏性；大鼠（90 d）：亞慢性喂飼試驗(yàn)無作用劑量：雄性為907 mg／（kg·d）、雌性為976 mg／（kg·d）；致突變試驗(yàn)：Ames試驗(yàn)、小鼠微核試驗(yàn)和其它致突變試驗(yàn)均為陰性；未見致畸作用，無致癌性.制劑對大鼠急性劑量經(jīng)皮LD50＞2 000 mg／kg，急性經(jīng)皮LD50＞5 000 mg／kg；對皮膚、眼睛有刺激性；無致敏性.該藥屬低毒除草劑.

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%甲磺胺磺隆油懸浮劑為新的高活性磺酰脲類苗后除草劑.其作用機(jī)理與其它磺酰脲類除草劑一樣為乙酰乳酸合成酶（ALS）的抑制劑.通過雜草根和葉吸收后，在植株內(nèi)傳導(dǎo)，使雜草停止生長而枯死.藥效試驗(yàn)表明，該藥對春小麥、冬小麥的一年生禾本科雜草和部分闊葉雜草有較好的防效.每公頃用有效成分9.00～15.75 g／hm2，配藥時加入藥液質(zhì)量的0.2%～0.5%非離子表面活性劑.使用方法為小麥苗后早期莖葉噴霧處理，最佳噴藥時期為小麥3～6葉期，雜草2～5葉期.該藥作用緩慢，藥后1～2個月后顯出最佳防效.各種雜草的敏感性有差異，對禾本科雜草如看麥娘、硬草、棒頭草、節(jié)節(jié)草等，以及牛繁縷等部分闊葉雜草有較好防效，對雀麥草、野燕麥的用藥量應(yīng)選擇上限.施藥時期在返青拔節(jié)時要適當(dāng)增加用藥量.小麥正常成熟收獲后，播種下茬作物水稻、玉米、大豆、棉花和花生均無不良影響.

闊世瑪水分散粒劑是甲磺胺磺隆（世瑪）與甲基碘磺隆鈉鹽（使闊得）的復(fù)配劑，含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的甲磺胺磺隆和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%甲基碘磺隆鈉鹽，甲磺胺磺隆和甲基碘磺隆鈉鹽均為磺酰脲類除草劑，殘效期較長.甲磺胺磺隆以雜草莖葉吸收為主，使用時應(yīng)嚴(yán)格按推薦的施用劑量、時期和方法均勻噴施，不可超量、超范圍使用，嚴(yán)禁“草多處多噴”，不重噴、漏噴；在遭受凍、澇、鹽、病害的小麥田中不得使用；小麥拔節(jié)或株高達(dá)13厘米后不得使用.

甲磺胺磺隆的合成路線［4－5］如下：

1 4－甲基－3－硝基苯氰（2）的制備

11 g（0.098 mol）4－氰基甲苯和20 m L濃硫酸冷卻至0℃，滴加20 mL硝酸，滴加時間約1 h.滴加完畢，在0℃繼續(xù)反應(yīng)4 h.將反應(yīng)物傾入碎冰中，得到的沉淀物過濾，水洗干燥.得白色固體15.2 g，收率95%.1H－NMR（500 MHz，CDCl3）：8.27（d，J＝1.6 Hz，1 H），7.78（dd，J＝8.0，1.7 Hz，1 H），7.51（d，J＝8.0 Hz，1 H），2.69（s，3 H）.

2 4－氰基－2－硝基苯甲酸（3）的制備

5.0 g（0.031 mol）的4－甲基－3－硝基苯氰溶于83 m L濃硫酸中，冷卻至0℃，滴加14 g（0.047 mol）的重鉻酸鉀和15 m L的濃硫酸混合物，滴加時間約2 h.滴加完畢升至室溫，繼續(xù)反應(yīng)48 h.得到的綠色反應(yīng)物傾入碎冰中，過濾，濾餅溶于60 m L 5%的碳酸鈉溶液中，過濾除去不溶物.溶液用稀鹽酸中和，得到的沉淀經(jīng)過濾，干燥.得白色固體2.7g，收率46%.1H－NMR（500 MHz，CDCl3）：8.39（d，J＝1.3 Hz，1 H），8.12（dd，J＝8.0，1.3 Hz，1 H），8.00（d，J＝8.0 Hz，1 H）.

3 4－氰基－2－硝基苯甲酸甲酯（4）的制備

2.7 g（0.014 mol）4－氰基－2－硝基苯甲酸溶于10 m L DMF溶劑中，加入3.9 m L（0.028 mol）的1，8－二氮雜雙環(huán)［5.4.0］十一烷－7－烯（DBU），反應(yīng)物攪拌15 min，冷卻至0℃，加入1.8 m L（0.028 mol）的碘甲烷，升至室溫，反應(yīng)過夜.加入乙酸乙酯，反應(yīng)物水洗3次，有機(jī)層硫酸鎂干燥，過濾，濃縮，色譜分離（正己烷／乙酸乙酯）得目的化合物2.63 g，收率91%.1H－NMR（500 MHz CDCl3）：8.24（d，J＝1.4 Hz，1 H），7.97（dd，J＝8.0，1.5 Hz，1 H），7.87（d，J＝7.8 Hz，1H），3.97（s，3 H）.

4 3－氨基－4－甲氧基羰基苯胺（5）的制備

在高壓反應(yīng)釜中加入濃鹽酸365 m L（4.37 mol），9 g氧化鉑（PtO2），900 g（4.37 mol）4－氰基－2－硝基苯甲酸甲酯和13.5 L甲醇.在室溫下一個大氣壓，沖入氫氣，反應(yīng)1 h.然后將壓力升至1.7×103k Pa.當(dāng)氫氣吸收完全后，減至常壓，過濾除去催化劑，真空濃縮，殘液用乙酸乙酯結(jié)晶，得3－氨基－4－甲氧基羰基苯胺鹽酸鹽757 g，收率80%，熔點(diǎn)185～190℃（分解）.

5 2－氨基－4－甲磺酰基氨基甲基苯甲酸甲酯（6）的制備

將3 g（18.8 mol）3－氨基－4－甲氧基羰基苯胺鹽酸鹽溶于50 mL二甲氨基乙酰胺（DMAC），加入2.8 g（27.7 mol）三乙胺.在溫度為0～10℃下加入1.6 g（13.8 mmol）甲烷磺酰氯，反應(yīng)1 h后，真空除去溶劑，殘液用水和二氯甲烷萃取，Na2SO4干燥.濃縮，粗品用水重結(jié)晶，得2－氨基－4－甲磺酰基氨基甲基苯甲酸甲酯3 g，收率84%，熔點(diǎn)120～121℃.

6 2－氯磺酸－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯（7）的制備

在一反應(yīng)瓶中加入5 m L冰醋酸，3 g（11.6 mmol）2－氨基－4－甲磺酰基氨基甲基苯甲酸甲酯和20 m L濃鹽酸，在0～5℃下滴加0.81 g（11.7 mmol）亞硝酸鈉的10 m L水溶液，在5℃反應(yīng)0.5 h；在另一反應(yīng)瓶中加入0.34 g（3.5 mmol）CuCl和30 m L冰醋酸，沖入SO2氣體至飽和.然后加入30 m L甲苯.在35℃條件下，滴加上述制備好的重氮鹽，滴加時間為0.5 h，此時有氣體放出.反應(yīng)1 h后，加入水使其分層，水相用二氯甲烷萃取，合并有機(jī)相，Na2SO4干燥.濃縮，加入甲苯攪拌析出晶體2－氯磺酸－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯2.5 g，收率63%，熔點(diǎn)93～94℃.

7 2－磺酰胺－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯（8）的制備

11 g（32 mmol）2－氯磺酸－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯溶于200 m L四氫呋喃中，冷卻至0℃，沖入1.1 g（64 mmol）的氨氣.反應(yīng)完畢，濃縮.殘液加入水?dāng)嚢瑁泄腆w析出，過濾，真空干燥得2－磺酰胺－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯8.3 g，收率80%，熔點(diǎn)185～187℃.

8 2－［3－（4，6－二甲氧基嘧啶－2－基）脲基磺酰基］－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯（1）的制備

87.15 g（0.267 7 mol）的2－磺酰胺－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯和74.42 g（0.267 7 mol）的N－（4，6－二甲氧 基 嘧 啶－2－基）甲 酸 苯 酯 溶 于600 m L的乙腈溶劑中，冰浴至5℃.加入40.4 mL（0.267 7 mol／L）1，8－二氮雜雙環(huán)［5.4.0］十一烷－7－烯（DBU），室溫反應(yīng)2 h.除去三分之二的溶劑.殘余物加入600 mL 2 mol／L HCl和400 mL異丙醚，劇烈攪拌，有大量固體析出，過濾，分別用水和異丙醚洗滌，真空干燥，得2－［3－（4，6－二甲氧基嘧啶－2－基）脲基磺酰基］－4－甲磺酰胺基甲基苯甲酸甲酯125 g，收率92%，熔點(diǎn)191～193℃.

［1］ Vazan S，Oveisi M，Baziar S.Efficiency of mesosulfuron－methyl and clodinafop－propargyl dose for the control of Lolium perenne in wheat［J］.Crop Protection，2011，30（6）：592－597.

［2］ Kortagere S，Krasowski M D，Reschly E J，et al.Evaluation of computational docking to identify pregnane X receptor agonists in the ToxCast database［J］.Environmental Health Perspectives，2010，118（10）：1412－1417.

［3］ Lazartigues A，Wiest L，Baudot R，et al.Multiresidue method to quantify pesticides in fish muscle by Qu ECh ERS－based extraction and LC－MS／MS［J］.Analytical and Bioanalytical Chemistry，2011，400（7）：2185－2193.

［4］ Allison B D，Hack M D，Phuong V K，et al.Preparation of 5－［［（2－carbamoylphenyl）amino］sulfonyl］quinoxaline compounds as cholecystokinin 2 modulators：US，20050038032［P］.2005－02－17.

［5］ Lorenz K，Ressel H J，Willms L.Method for the preparation of sulfonylaminomethylbenzoates as intermediates for producing sulfonylurea herbicides：WO，2002008176［P］.2002－01－31.

New herbicide mesosulfuron－methyl

LIU An－chang，DING Li－li，ZHAO Hui－ping，YAO Shan，CHEN Huan－you
（Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China）

Mesosulfuron－methyl was a member of the sulfonylurea group of herbicides.Its mode of action was to inhibit the biosynthesis of essential amino acids in susceptible plants，through inhibition of acetolactate synthase（ALS）.The synthesis of the herbicide has been introduced：4－cyano－2－nitrobenzoic methyl ester was synthesized with 4－tolunitrile by nitrification，oxidation and esterification；4－cyano－2－nitro－benzoic methyl ester was hydrogenated and sulfonated to give Methyl 2－sulfonyl－4－methanesulfonylaminomethyl benzoate，which was the key Intermediate of Mesosulfuron－methyl.Then the Intermediate reacted with N－（4，6－dimethoxyprimidin－2－yl）－phenylcarbamate to give the Mesosulfuron－methyl.

mesosulfuron－methy；bioactivity；action mechanism；synthesis

張 瑞

TQ460.3

A

10.3969／j.issn.1674－2869.2011.10.001

16742869（2011）10000103

20110907

劉安昌（1964），男，江西吉安人，教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師.研究方向：精細(xì)有機(jī)合成.